velikost textu

Mathematical modeling of blood coagulation process

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Mathematical modeling of blood coagulation process
Název v češtině:
Matematické modelování procesu koagulace krve
Typ:
Disertační práce
Autor:
Marek Čapek
Školitel:
RNDr. Ing. Jaroslav Hron, Ph.D.
Oponenti:
doc. Mgr. Ing. Tomáš Bodnár, Ph.D.
Mária Lukáčová Medvídová
Id práce:
85537
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Matematický ústav UK (32-MUUK)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Matematické a počítačové modelování (4F11)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
24. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
koagulace krve, mechanika biotekutin
Klíčová slova v angličtině:
blood coagulation, FEM, biofluid mechanics
Abstrakt:
Abstrakt: V předložené práci se věnujeme studiu procesu koagulace krve z hlediska matematického modelování. Koagulace krve sestává z vazoskonstrikce, primární asekundární hemostáze a fibrinolýzy. V práci je modifikován Stortiho model primární hemostáze nahrazením ALE formulace phase-field metodou prosledování rozhraní mezi sraženinou a tekoucí krví. Stortiho model je obohacen přidáním možnosti aktivace krevních destiček vyššími hodnotami smykového napětí kromě aktivace krevních destiček chemickými sloučeninami - tromboxanem, ADP nebo trombinem. Na rozdíl od Stortiho modelu je použit také nenewtonovský model krve. Používáme dva přístupy pro modelování sraženiny. V prvním přístupu je sraženina modelována jako newtonovská tekutina s vysokou viskozitou. V druhém přístupu se předpokládá, že sraženina je viskoelastický material, jehož reologické vlastnosti procházejí vývojem dle Kempenova modelu. Phase-field metoda byla také aplikována na Wellerův model hemostáze vyvolané vysokými hodnotami smykového napětí. Weller využil cylindrické symetrie výpočetních oblastí, čímž výpočty redukoval na dvourozměrné problémy. V této práci byly provedeny výpočty na trojrozměrných výpočetních oblastech za použítí knihovny deal.ii. Je plně využita její schopnost distribuovat výpočty na větší počty výpočetních jednotek (jádra/nody). Práce obsahuje studii škálovatelnosti kódu pro modifikaci Wellerova modelu. Výsledky výpočtů na základě modelu, kdy je sraženina popsána jako viskoelastický materiál, jsou porovnány s experimentem provedeným Falatim.
Abstract v angličtině:
Abstract: On vessel wall injury the complex process of blood coagulation is set off. It is composed of vasoconstriction, primary hemostasis, secondary hemostasis and fibrinolysis. This work enriches current model of primary hemostasis of Storti. The previous model used ALE formalism for tracing of development of platelet plug. The phase field method is used for tracing of the development of interface blood-thrombus. Storti’s primary hemostasis was extended to capture the fact, that the platelets can be activated in the blood flow in the area of reactive surface not only by influence of chemical agents like thromboxane, ADP and thrombin but also by their exposure to elevated values of shear stress. In our first approach we deal the emerging thrombus as a fluid with very high viscosity. In the second approach it was assumed, that platelet plug develops as a viscoelastic material according to constitutive equations of clot introduced by Kempen. In this manner platelet clot matures into blood clot. In both approaches the blood is represented as a non-Newtonian fluid. The framework of the phase field method was applied also to the model of high shear rate thrombosis of Weller. Weller’s original model of Weller took advantage of the cylindrical symmetry of computational domains for its computations, hence the computations were actually two dimensional. Computations in three dimensions were performed using the finite element library deal.ii. It was used its ability to distribute computations across large number of cores/nodes using the MPI interface. A scalability study was done for the model Weller. The results of the final model, where the clot was taken as a viscoelastic material, are compared with the in vivo experiment of Falati.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Marek Čapek 170.38 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Marek Čapek 21 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Marek Čapek 22 kB
Stáhnout Posudek vedoucího RNDr. Ing. Jaroslav Hron, Ph.D. 31 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Mgr. Ing. Tomáš Bodnár, Ph.D. 118 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mária Lukáčová Medvídová 28 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. RNDr. Vít Dolejší, Ph.D., DSc. 154 kB